蘇北城市秋冬季節(jié)大氣細顆粒物污染來源解析研究

許純領(lǐng)

(江蘇省宿遷環(huán)境監(jiān)測中心,江蘇 宿遷 223800)

1 引言

近年來，隨著宿遷市經(jīng)濟持續(xù)高速增長和城市化進程不斷加快，大氣環(huán)境質(zhì)量問題日趨嚴重。2013年后空氣質(zhì)量標準和評價體系發(fā)生了新的變化[1]，宿遷市加大治理力度，空氣質(zhì)量狀況取得明顯改善，2019年P(guān)M2.5年均濃度為47 μg/m3，比2013年改善36.5%，比2018年改善9.6%，但仍未達到環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準年均限值，空氣質(zhì)量改善減降乏力特征已初步顯現(xiàn)，大氣污染攻堅已進入深水區(qū)。依據(jù)2020年秋季宿遷市國控站點中顆粒物濃度最高的宿遷學(xué)院站點數(shù)據(jù)和單顆粒氣溶膠質(zhì)譜數(shù)據(jù)，從PM2.5時空分布、成分特征、來源解析等多方面開展污染成因研究，以期為宿遷市大氣污染攻堅提供參考依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

環(huán)境空氣污染物濃度數(shù)據(jù)來源于宿遷學(xué)院國控站點2020年秋季的小時監(jiān)測數(shù)據(jù)，氣象數(shù)據(jù)來自于宿遷市氣象臺和站點氣象五參數(shù)監(jiān)測結(jié)果，在線源解析數(shù)據(jù)來自單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀( SPAMS)[2]實時源解析結(jié)果。

2.2 分析方法

2.2.1 Pearson系數(shù)研究

(1)

2.2.2 硫氧化速率和氮氧化速率

硫氧化速率(SOR)和氮氧化速率(NOR)可用來反映SO2和NOx等氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化為二次氣溶膠的程[4],其值越高,表明氣態(tài)污染物的氧化程度越高，計算公式[5]分別為:

(2)

(3)

式(2)、(3)中，n指對應(yīng)成分的物質(zhì)的量(mol) 。

3 結(jié)果與討論

3.1 PM2.5污染來源解析

利用單顆粒氣溶膠質(zhì)譜儀(SPAMS)[6]，分析了PM2.5實時來源解析，結(jié)合本地的能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將宿遷市大氣細顆粒物污染來源歸結(jié)為6類，分別為:燃煤、工業(yè)工藝(非燃燒產(chǎn)生的顆粒)、機動車尾氣、揚塵、純二次無機源及其它；二次無機源是指質(zhì)譜圖中只含有硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等二次離子成分的顆粒物，這類型顆粒可以在一定程度上反映大氣二次反應(yīng)的強度;未包含在上述源類以及未被識別的顆粒物歸于其它源[7]。采用EPA PMF 5.0模型進行來源解析，機動車排放是宿遷學(xué)院站點周邊PM2.5最主要的來源，貢獻率為36.67%；其次為燃煤和工業(yè)，貢獻率分別為20.53%和15.45%；揚塵和二次無機鹽也分別貢獻了10.29%和11.91%(圖1)。

圖1 PM2.5污染源貢獻

3.2 PM2.5污染過程分析

監(jiān)測期間宿遷學(xué)院站點的PM2.5的濃度范圍為9～101 μg/m3，平均濃度為36 μg/m3，出現(xiàn)三次污染過程。

第一次污染過程出現(xiàn)在2020年10月12日10:00～12:00，顆粒物濃度峰值高達72 μg/m3，污染期間主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)且風(fēng)速較大，此次顆粒物污染為傳輸型污染。與其他兩次污染過程相比，第一次污染過程中Si元素占有一定比例，實地考察發(fā)現(xiàn)站點東邊有施工工地，且存在大量未覆蓋裸土，說明第一次污染過程中宿遷學(xué)院站點PM2.5濃度受到東邊揚塵源的嚴重影響。

圖2 2020年10月11～18日污染過程分析

3.3 PM2.5組分特征分析

圖3 PM2.5及其重要組分的Pearson相關(guān)性分析

圖4 NOR、SOR以及濃度時序變化規(guī)律

4 結(jié)論

(1)2020年10月11～18日監(jiān)測期間，宿遷學(xué)院站點的PM2.5出現(xiàn)三次污染過程。第一次顆粒物污染為傳輸型污染，站點PM2.5濃度受到東邊揚塵源的嚴重影響。第二次和第三次顆粒物污染均為累積型污染，主要由二次硫酸鹽和二次硝酸鹽的轉(zhuǎn)化引起。

(2)根據(jù)來源解析結(jié)果，確定機動車排放是宿遷學(xué)院站點周邊PM2.5最主要的來源，貢獻率為36.67%；其次為燃煤和工業(yè)，貢獻率分別為20.53%和15.45%；揚塵和二次無機鹽也分別貢獻了10.29%和11.91%。

(3)建議在秋冬季重污染應(yīng)急響應(yīng)期間一是要加強機動車排放管控，二是加強二次無機組分前體物SO2、NOx及NH3排放源的管控，減少本地排放影響。